高考物理一轮复习方案 （高频考点+热点导练+历年高考题）第5章 第1节 功 功率课件 新人教版

第第1节节功功 功率功率考点考点1：力做功正、负的判断：力做功正、负的判断【例1】如图511，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体做功情况可能是()A始终不做功B先做正功后不做功C先做负功后做正功D先做负功后不做功图511切入点：根据力与速度方向的关系判断【解析】设传送带速度大小为v1，物体刚滑上传送带时的速度大小为v2. (1)当v1=v2时，物体随传送带一起匀速运动，故传送带与物体之间不存在摩擦力，即传送带对物体始终不做功，A选项正确 (2)当v1v2时，物体相对传送带向右运动，物体受到的滑动摩擦力方向向左，则物体先做匀减速运动直到速度减为v1，再做匀速运动，故传送带对物体先做负功后不做功，D选项正确 (3)当v1v2时，物体相对传送带向左运动，物体受到的滑动摩擦力方向向右，则物体先做匀加速运动直到速度达到v1，再做匀速运动，故传送带对物体先做正功后不做功，B选项正确答案： ABD点评：(1)判断力做功的正负问题，关键要明确判断哪个力对哪个物体做功，根据具体问题选择合适的方法(2)若传送带以与图示方法相反的方向匀速转动，则传送带对物体做功的情况又如何？考点考点2：功率的分析与计算：功率的分析与计算【例2】(2011上海)如图512所示，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度w匀速转动，当杆与水平方向成60时，拉力的功率为()3AB.213C.D.26mgLmgLmgLmgL图512切入点：变力做功的功率，从动能定理或能量守恒定律入手分析【解析】本题考查圆周运动和瞬时功率拉力作用于杆上，杆与此同时给小球弹力作用，小球在重力和杆的弹力作用下做匀速圆周运动，将重力分解到沿半径方向和切线方向，沿半径方向提供小球做圆周运动的向心力，沿切线方向与杆给小球的弹力平衡即为：mgsin30，故此时杆给小球弹力的功率为：mgsin30Lw，即为拉力的功率答案：CcosWPPFvt点评求解功率的公式有，解题时要注意两公式的：区别和联系题型一：功的计算方法题型一：功的计算方法【例2】如图513所示，质量为m的小球用长L的细线悬挂而静止在竖直位置在下列三种情况下，分别用水平拉力F将小球拉到细线与竖直方向成角的位置在此过程中，拉力F做的功各是多少？(1)用F缓慢地拉；()(2)F为恒力；()图513(3)若F为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零()可供选择的答案有AFLcos BFLsinCFL(1cos) DmgL(1cos)【解析】(1)若用F缓慢地拉，则显然F为变力，只能用动能定理求解F做的功等于该过程克服重力做的功选D. (2)若F为恒力，则可以直接按定义求功选B. (3)若F为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零，那么按定义直接求功和按动能定理求功都是正确的选B、D.答案：(1)D(2)B(3)BDsin(1 cos )1 costansin22“”FLmgLFmgFmg 在第三种情况下，由，可以得到，可见在摆角为时小球的速度最大实际上，因为 与的合力也是恒力，而绳的拉力始终不做功，所以其效果相当于一个摆，我们可以把这样的装置叫做 歪摆 点评：1.变力做功的计算方法： (1)转化为恒力做功：在某些情况下，通过等效变换可以将变力做功转换成恒力做功，于是可以用W=Flcos求解 (2)用动能定理：W总=Ek，Ek是物体动能的增量，如果物体受到的除某个变力以外的其他力所做的功均能求出，那么用动能定理就可以求出这个变力所做的功 (3)用W=Pt：利用此式可求出功率保持不变的情况下变力所做的功 1245cos .2FlFFFWF l用图象法：在图象中，图线和横轴所围成的面积即表示力所做的功 用平均值：当力的方向不变，而大小随位移线性变化时，可先求力的算术平均值，再把平均值当成恒力，用功的计算式求解：， (6)用功能原理：除系统内重力和弹力以外的其他力对系统所做功的代数和等于系统机械能的增量 (7)当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积，如滑动摩擦力、空气阻力做功等 2恒力做功的计算方法：用W=Flcos求解或用动能定理、功能原理、图象法等方法求解题型二：机车启动问题的计算题型二：机车启动问题的计算【例4】汽车发动机的额定功率为60kW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g=10m/s2.(1)汽车保持额定功率不变从静止启动后，汽车所能达到的最大速度是多大？当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？当汽车的速度为6m/s时的加速度是多大？(2)若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？ 33314m310.10.15 1010N5 10 N105 10 N6 10m/s12m/s5 10FmgaFFPvF 汽车运动中所受的阻力大小为汽车保持额定功率启动时，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大 当时速度最大，所以，此时汽车的牵引力为 则汽车的最大速度为【解析】2221334214422m/s5 10 N5 102N1.5 10 N6 10 m/s4m/s1.5 10FFFmaFFmaPvF 当汽车的加速度为时的牵引力为 ，由牛顿第二定律得 汽车的速度为344324323232 6m/s6 10N1 10 N6 1 105 10m/s5 101m/sPFvFFmaFFam 当汽车的速度为时的牵引力为由牛顿第二定律得 汽车的加速度为 24433344320.5m/s5 105 100.5N7.5 10 N 60kW6 10m/s8m/s7.5 108 s16s0.5FFFmaFFmatPF vPvPPvFvta 当汽车以恒定加速度匀加速运动时，汽车的牵引力为 ，由牛顿第二定律得 设汽车匀加速运动的时间为由可知，汽车匀加速过程中功率，当时，点评：在分析汽车启动问题时，首先要明白是恒定功率启动还是匀加速启动，匀加速启动时要分析清楚发动机的功率是否达到额定功率，达到额定功率后汽车做恒定功率运动，牵引力随速度的增大而减小，不能再用匀变速直线运动的规律求解了1kg012N21N 9A 02sW451.(2011)B2J4C24D125t 一质量为的质点静止于光滑水平面上，从时起，第 秒内受到的水平外力作用，第 秒内受到同方向的的外力作用下列判断正确的是 内外力的平均功率是第 秒内外力所做的功是第 秒末外力的瞬时功率最大第 秒内与第 秒内质点动能增加量的比值是海南AD1222122211s2s12m/s3m/s4.5J24.59WW,1s2s4W2413W122J2112.5J4 5.22vvWmvWPtmvmvmv由动量定理求出 末、 末速度分别为：、，故合力做功为，功率为末、 末功率分别为： 、，第 秒内与第 秒内动能增加量分别为：、，比析值为】【解2.(2012江苏卷)如图514所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是( )A逐渐增大 B逐渐减小C先增大，后减小 D先减小，后增大图514 【解析】小球受重力，绳的拉力和水平力F作用，绳的拉力方向始终与小球的运动方向垂直，所以拉力不做功由于小球以恒定的速率运动，由动能定理知在任意一时间段重力做的功与水平力做的功总功为零，所以水平力的瞬时功率与重力的瞬时功率数值相等小球的速度在竖直方向上的分量增大，所以重力的瞬时功率增大，则水平力的瞬时功率增大，所以A正确3.如图515所示，在外力作用下某质点运动的vt图象为正弦曲线从图中可以判断( )A在0t1时间内，外力做正功B在0t1时间内，外力的功率逐渐增大C在t2时刻，外力的功率最大D在0t2时间内，外力做的总功为负 图515A【解析】选项B错误，根据P=Fv和图象斜率表示加速度，加速度对应合外力，外力的功率先减小后增大选项C错误，此时外力的功率为零选项D错误，0t2时间内Ek=0，总功为零4.(2011宝山二模)某人用长绳将一重物从井口送到井底，物体匀速下降一段时间后，改为匀减速下降，到达井底时速度恰好为0，如果匀速下降和匀减速下降所经历的时间相同，重物克服拉力做的功分别为W1和W2，则( )AW1W2 DW1=W2A5.(2011上海普陀区二模)如图516，用F=20N的力将重物G由静止开始以0.2m/s2的加速度上升，则5s末时F的功率是( )A10W B20WC30W D40W图516 D6.在起重机将质量m=5103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a=0.2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm=1.02m/s的匀速运动取g=10m/s2，不计额外功求：(1)起重机允许输出的最大功率(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率【解析】(1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力 P0=F0vm F0=mg 代入数据，有：P0=5.1104W (2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有： P0=Fv1 Fmg=ma v1=at1 由，代入数据，得：t1=5s t=2s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则 v2=at P=Fv2 由，代入数据，得：P=2.04104W.